内容正文:
专题02 内能的利用
知识点一:热机
1.热机:利用燃料的燃烧来做功的装置;能的转化:内能转化为机械能
2.内燃机:将燃料燃烧移至机器内部燃烧,转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。
3.内燃机大概的工作过程:内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段,吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。
4.汽油机和柴油机的比较:
汽油机
柴油机
不
同
点
构造:
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程:活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。
典例1.如图所示的四种交通工具,不用热机作为动力机械的是( )
典例2.四冲程汽油机在工作过程中,将内能转化为机械能的冲程是( )
A. 吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
知识点二:热值及其物理意义
1、定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
2、单位:J/kg
3、关于热值的理解:
① 对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
典例3.关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关
B.燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
知识点三:热量的计算
1、公式:Q=mq(q为热值), 实际中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。
2、酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
3.火箭常用液态氢做燃料,是因为:液态氢的热值大,体积小便于储存和运输
典例4.(2019•吉安一模)随着社会主义新农村建设的开展,农村的厨灶发生了革命性的变化。原来的煤球炉已经被液化气灶代替。液化气与煤相比,热学方面突出的优点是热值 ;液化气瓶中的实际上装的是液体,它是用 的方法使气体液化。若用液化气灶将质量为5kg的20℃的水在标准大气压下烧开,水所吸收的热量是 J.[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
知识点四:热机效率
1.热机效率:热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比
公式:
2.炉子的效率:定义:炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
公式:
典例5.(2019秋•赵县期中)内燃机是利用 来做功的机器,某内燃机工作时能量流向为:燃料燃烧的内能为燃料完全燃烧所放出热量的97%,废气带走的能量为40%,散热损失的能量为16%,机械损失的能量为14%,则该内燃机的效率为 。
典例6.关于热机效率,下列说法正确的是( )
A.热机做的有用功越多,效率一定越高
B.热机消耗的燃料越少,效率一定越高
C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高
D.热机做功越快,效率一定越高
知识点五:能量守恒定律
1、自然界存在着多种形式的能量。如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。
2、在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。
3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。如小朋友滑滑梯,由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃烧释放的化学能,转化成电能。
4、能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一